微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置及方法

摘要

本发明公开了微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置及方法，包括钻杆，所述钻杆内由内至外依次设有第一气管、第二气管、注浆管以及固定管，钻杆的圆周外壁上还设有若干第二伸缩管，第二伸缩管外壁上还设有若干第一出浆孔，第二伸缩管内还设有第一伸缩管，第一伸缩管一端设有解锁块，固定管内还设有移动板，第一气管与移动板连接；钻杆内还设有若干锁紧件，锁紧件能够将圆锥头固定在钻杆的圆周外壁上。本发明利用设置的第二伸缩管不仅能够扩大微生物注浆固化范围，而且能够实现对土壤任意区域的精准定向固化，提高了对土壤的固化效率，完成对土壤的微生物固化后，第二伸缩管从钻杆上脱落，避免对已固化的土壤造成松动影响。

说明书

技术领域

本发明涉及岩体工程固化防渗技术领域，具体涉及微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置。

背景技术

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种生物诱导矿化反应过程，它利用高产脲酶嗜碱性微生物(如巴氏芽孢杆菌等)自身的新陈代谢作用，在环境中形成碳酸钙沉淀，起到了胶结砂土改良土壤的作用，具有广泛的工程应用前景。根据目前的岩土工程问题和对微生物诱导技术的分析，MICP技术可以运用于解决地基砂土地震液化、边坡加固、防风固砂等问题，与传统的化学胶凝材料相比，该技术具有对环境友好、可操控性强、适用范围广等优点，近年来倍受国内外学者关注。MICP技术研究的发展促使诸多学者通过室内外模拟实验，对菌液、营养液、培养环境等固化条件进行探索，并通过抗压强度、渗透性能等测试来检验其固化效果，以不断完善固化技术，使该技术在解决岩土体问题上能得到广泛运用，实现传统技艺的绿色革命。

目前，在将微生物浆液注入至土壤内进行土壤固化防护时，大多采用注浆管钻入至待固化的土壤内，然后利用高压泵将微生物浆液通过浆管输送至土壤内，而现有注浆管内的微生物浆液扩散距离有限，导致对土壤固化的范围有限，因此需要频繁使用注浆管钻取不同的注浆孔进行注浆，进而使得工序复杂且固化效率较低，而且无法实现对土壤的定向固化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置，利用设置的第二伸缩管能够扩大微生物注浆固化范围，提高对土壤的固化效率，实现定向固化，同时在完成微生物对土壤的固化后，能够将第二伸缩管从钻杆上脱落，避免对已固化的土壤造成松动。

本发明通过下述技术方案实现：

微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的装置，包括钻杆，所述钻杆内由内至外设有同轴的第一气管、第二气管、注浆管以及固定管；所述钻杆的圆周外壁上还设有若干第二伸缩管，第二伸缩管外壁上还设有若干第一出浆孔，所述第二伸缩管一端设有圆锥头，另一端沿钻杆的径向依次穿插钻杆外壁和固定管后与注浆管可拆式连接，所述第二伸缩管内还设有第一伸缩管，第一伸缩管一端设有解锁块，另一端与第二气管连通，所述固定管内还设有数量与第二伸缩管数量相同的移动板，所述移动板分别位于各个第二伸缩管的上方，并且移动板依次穿插至第二伸缩管和第一伸缩管内，所述第一气管与移动板连接，当向第一气管内通入气体时，移动板能够缩回至固定管内，将第二伸缩管与注浆管分离；所述钻杆内还设有若干锁紧件，锁紧件能够将圆锥头固定在钻杆的圆周外壁上，当向第二气管内通入的气体进入至第一伸缩管内时，解锁块能够对锁紧件进行解锁。

本技术方案在现有的钻杆内设置有第一气管、第二气管、注浆管以及固定管，第一气管、第二气管、注浆管以及固定管的轴线保持在同一直线上，其中，第一气管和第二气管分别与外界的高压气泵连接，注浆管与外界装有微生物浆液的水泵连接，初始状态时，在钻杆上的锁紧件的作用下，第一伸缩管和第二伸缩管均限制在钻杆内，而圆锥头凸出在钻杆的圆周外壁上，利用钻杆对待固化区域的土壤进行下钻，将钻杆送入至待固化的土壤内，待钻杆到达土壤指定固化深度时，利用外界的高压气泵向第二气管内通入高压气体，高压气体通过第二气管进入至第一伸缩管内，由于本技术方案中第一伸缩管和第二伸缩管均采用由聚乳酸制造而成的波纹管结构，其具有一定的可伸缩特性，当高压气体进入至第一伸缩管内后，能够迫使第一伸缩管沿钻杆的径向发生膨胀拉伸，使得第一伸缩管沿钻杆的径向移动，第一伸缩管在移动的过程中，能够实现对锁紧件的解锁，使得圆锥头能够在钻杆上移动，随着外界的高压气泵不断地向第一伸缩管内通入高压气体，迫使第一伸缩管驱动第二伸缩管一起沿钻杆的径向移动，利用第二伸缩管外端上的圆锥头能够迫使第二伸缩管在土壤内沿水平方向延伸至一定的长度到达指定待固化的位置，扩大了微生物浆液对土壤的固化范围且实现了定向固化，由于设置的第二伸缩管能够在砂土内能够沿某一方定向做直线移动，因此第二伸缩管能够在砂土内沿着某一方向做定向移动，实现了对砂土进行定向固定的作用，在对砂土进行微生物注浆固化时，利用设置的第二伸缩管能够定向移动的特点，使得第二伸缩管能够定向移动至固化区域，保证第二伸缩管内的微生物浆液能够定向流入至需要固化的砂土内，避免在对砂土进行注浆过程中，无法控制微生物浆液的流动方向，导致一部分的微生物浆液流入至其他区域，降低了砂土固化的精准性；具体注浆时，利用外界的水泵将微生物浆液输送至注浆管内，微生物浆液进入至第二伸缩管内，由于第二伸缩管的外壁上设置有若干第一出浆孔，第一出浆孔分布于第二伸缩管外侧段上，进入至第二伸缩管内的微生物浆液通过分布在第二伸缩管上的第一出浆孔流出，从而将微生物浆液注入至待固化土壤内，实现了对砂土进行定向固化的目的，由于钻杆上设置有多个第二伸缩管，使得钻杆一次下钻的过程中能够对不同深度的土壤进行微生物浆液定向输送，另外，利用第一伸缩管通入气体沿水平方向发生拉伸的原理，迫使第二伸缩管在土壤内沿水平方向延伸一点的长度，从而保证微生物浆液能够扩散至更大范围，以提高土壤的固化效率。

同时，当第二伸缩管在土壤内进行水平方向的移动，扩大微生物浆液的固化范围时，由于设置的第二伸缩管有一定的直径，导致第二伸缩管在土壤内移动的过程中形成了空腔，当完成微生物浆液的注浆对土壤的固化后，需要将钻杆从土壤内取出时，假设将第二伸缩管重新缩回至钻杆内，第二伸缩管在缩回至钻杆内后，会在土壤内留下一个空腔，导致已固化区域的土壤发生松动，影响了对土壤的固化效果，为此，本技术方案设置的第二伸缩管采用由聚乳酸制造而成的波纹管结构，能够降解在土壤内，为此，本技术方案在固定筒上设置了移动板，在对土壤进行微生物浆液注浆过程中，利用设置的移动板能够保证第二伸缩管的端部与注浆管连接稳定，进入至注浆管内的微生物浆液能够通过第二伸缩管流入至土壤内，当完成注浆后，利用外界的气泵向第一气管内通入高压气体，迫使移动板缩回至固定筒内，此时移动板对第二伸缩管的固定效果解除，然后继续向第一伸缩管内通入高压气体，迫使第一伸缩管的长度继续发生改变，从而推动第二伸缩管朝着远离钻杆方向继续移动，保证第二伸缩管的端部未处于钻杆内，此时的第二伸缩管与钻杆发生脱离，使得钻杆在回收时不会带动第二伸缩管往回移，进而避免了第二伸缩管往回移动时土壤发生塌陷的情况，提高了对土壤的固化效率。

进一步地，所述第二伸缩管的末端上还设有与第二伸缩管匹配的第一连接筒，所述第一连接筒穿插至固定管内后与注浆管连通；所述第一伸缩管在远离解锁块方向的末端上还设有第二连接筒，第二连接筒与第二气管连通；所述移动板依次穿插至第一连接筒和第二连接筒内。

设置的第一连接筒和第二连接筒均与移动板进行连接，从而能将第一连接筒和第二连接筒稳定的固定在钻杆内；其中设置的第一连接筒活动插入至注浆管内，为了保证第一连接筒与注浆管连接处的气密性，可以在第一连接筒与注浆管的连接处设置密封圈，保证第一连接筒与注浆管活动连接，同时又能够避免在注浆时微生物浆液发生泄漏。

进一步地，所述固定管内还设有数量与移动板数量相同的第一凹槽，所述第一凹槽内设有第一弹性件和活动板，第一弹性件一端与第一凹槽内底连接，另一端与活动板连接，所述活动板上还设有连接杆，连接杆与移动板连接；所述移动板上设有通孔，所述通孔一端与第一气管连通，另一端与第一凹槽连通，当第一气管内通入气体时，气体能够推动活动板拉动移动板伸入至第一凹槽内。

所述移动板位于第二连接筒内，末端上还设有第二凹槽，第二凹槽与通孔连通，所述第二凹槽内设有第二弹性件和连接块，所述第二弹性件一端与第二凹槽内底连接，另一端与连接块连接，所述移动板的侧壁上还设有连接孔，连接孔与第二凹槽连通，所述连接块的侧壁上还设有第一盲孔，第一盲孔内设有第三弹性件，第三弹性件上设有与连接孔匹配的第一限位杆，所述第一限位杆位于连接孔内；所述第一凹槽内壁上还设有第二盲孔，第二盲孔设有第四弹性件，第四弹性件的弹力大于第三弹性件的弹力，所述第四弹性件上设有与连接孔匹配的第二限位杆，第二限位杆能够伸入至连接孔内，并且将第一限位杆推入至第一盲孔内。

为了保证在完成微生物浆液注浆定向固化土壤后第二伸缩管能够快速与钻杆内的注浆管发生分离，故在固定筒内设置了用于放置移动板的第一凹槽，初始状态时，第一弹性件产生的弹力能够推动移动板依次插入至第一连接筒和第二连接筒内，从而将第二伸缩管上的第一连接筒的位置进行限制；当需要将第二伸缩管与注浆管进行解锁分离时，利用外界的气泵向第一气管内通入气体，气体进入至移动板上的通孔，之后再进入至第一凹槽内作用于活动板，迫使第一弹性件被压缩，在连接杆的作用下拉动移动板从第一连接筒和第二连接筒内缩回至固定筒的第一凹槽内，即实现了第二伸缩管与注浆管之间的快速分离。

同时为了方便第二伸缩管能够顺利从钻杆内脱离，不受第一气管的干扰，故在第一气管上还设置有连接块，初始状态时，第三弹性件产生的弹力推动第一限位杆伸入至移动板的连接孔内，利用第一气管内的高压气体推动移动板缩回至第一凹槽内，当移动板上的连接孔移动至与第二限位杆齐平时，由于第四弹性件的弹力大于第三弹性件的弹力，使得第二限位杆能够推动第一限位杆压缩第三弹性件并从连接孔内缩回至连接块的第一盲孔内，为了保证连接块能够顺利与移动板发生脱离，第二限位杆推动第一限位杆移动的最大位移为第一限位杆的端部与连接块侧壁齐平位置，此时，连接块在重力的作用下能够快速从移动板上发生脱离，从而顺利实现了第一气管与移动板的分离，保证第二伸缩管能够顺利从钻杆内脱离。

进一步地，所述钻杆内还设有若干第三盲孔，所述锁紧件包括第五弹性件和锁紧杆，所述第五弹性件位于第三盲孔内，所述锁紧杆与第五弹性件连接，所述圆锥头两侧均设有与锁紧杆匹配的限位孔，锁紧杆位于限位孔内，所述圆锥头内部为中空结构，圆锥头空腔内还设有两根推杆，所述推杆直径小于锁紧杆的直径，所述推杆一端位于限位孔内，另一端与解锁块的外壁接触，所述解锁块的直径沿第二伸缩管的方向逐渐增大。

为了保证钻杆在下钻的过程中，设置在钻杆外壁上的圆锥头不被土壤压入至钻杆内，从而导致土壤进入至钻杆内，故在钻杆上还设置有第三盲孔，利用第三盲孔内设置的第五弹性件将锁紧杆插入至圆锥头的限位孔内，利用锁紧杆对圆锥头进行固定，当完成下钻工作，需要将第二伸缩管从钻杆内伸出时，利用气泵向第二气管通入气体，第二气管内的气体进入至第一伸缩管内，迫使第一伸缩管发生拉伸，第一伸缩管在沿水平方向移动的过程中，利用设置的解锁块能够推动推杆顶动解锁杆缩回至第三盲孔内，实现快速解锁，从而保证第一伸缩管能够继续沿水平方向移动。

进一步地，所述圆锥头的端部还设有与内部连通着的第二输浆孔。

为了提高生物注浆液的扩散范围，故在圆锥头的端部设置有第二输浆孔，使得进入至第二伸缩管内的微生物浆液一部分能够通过第一输浆孔流出，另一部分能够通过第二输浆孔流出，有效地增大了微生物浆液的固化范围。

进一步地，所述第一伸缩管内还设有第六弹性件，所述第六弹性件一端与第二连接筒连接，另一端与解锁块连接。

在完成对土壤的固化后，由于设置的第二伸缩管能够与钻杆发生分离进而预埋在固化土壤内，而设置的第一伸缩管在移动的过程中未与土壤直接接触，故不影响土壤的固化效果，但是需要对第一伸缩管回收处理，因此在第一伸缩管内还设置有第六弹性件，当第一伸缩管处于拉伸状态时，第六弹性件处于拉伸状态，将通入至第一伸缩管内的高压气体排出后，在第六弹性件的作用下，能够快速将地第一伸缩管缩回至钻杆内，实现对第一伸缩管的回收使用。

微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的方法，包括以下步骤：

1)实验砂样的制备：对自然砂样进行筛分，获得试样级配；

2)固结液的制备：分别将尿素与氯化钙固体溶于水，获得一定浓度的溶液；

3)将实验砂样均匀紧密地装入容器中，并用去离子水湿润，然后将钻杆钻入砂土内；

4)当钻杆到至实验深度时，利用外界的气泵向第二气管通入气体，气体进入第一伸缩管内，迫使第一伸缩管发生膨胀，沿着钻杆的径向移动，并且利用解锁块对圆锥头进行解锁，使得第二伸缩管能够沿着水平方向移动，将第二伸缩管横向插入待固化砂土内；

5)当第二伸缩管到达适当的位置后，向注浆管内注入一定量的菌液和固结液，微生物浆液通过第二伸缩管运移至砂土内，然后恒温静置培养；

6)当需要移出钻杆时，利用外界气泵向第一气管内通入气体，气体进入至移动板的通孔，推动活动板移动，使得移动板从第一连接筒和第二连接筒移出，实现第二伸缩管与注浆管的分离；

7)利用第一伸缩管继续推动第二伸缩管移动，保证第二伸缩管的尾端移动至与钻杆外壁齐平；

8)排出通入至第二气管内的气体，将第一伸缩管缩回至钻杆内，将钻杆从砂土内顺利移出。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过向第二气管内通入高压气体能够迫使第一伸缩管发生膨胀拉伸，从而推动第二伸缩管沿钻杆的径向移动，有效扩大了微生物浆液的固化范围，利用注浆管向第二伸缩管内通入微生物浆液，从而使得微生物浆液通过第二伸缩管上的第一输浆孔和第二输浆孔流出，实现了对土壤进行精准的大规模微生物注浆，另外，装置上的伸缩管可同时启动，即对不同深度的土壤同时进行大规模的微生物注浆，提高了对大区域土壤的固化效率；

2、本发明利用设置在钻杆上的锁紧件能够将圆锥头固定在钻杆上，避免钻杆在下钻的过程中土壤进入钻杆内，同时待需要第二伸缩管沿水平方向移动时，设置的解锁块能够实现对锁紧件的快速解锁，保证第二伸缩管能够快速沿水平方向移动；

3、本发明待完成对土壤的固化之后，利用设置的移动板能够实现第二伸缩管与注浆管之间的快速分离，从而避免第二伸缩管在回收的过程中对已固化的土壤造成松动，进而提高了对土壤的固化效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明另一种状态时的结构示意图；

图3为本发明第二伸缩管与钻杆分离时的结构示意图；

图4为本发明图1中A部放大后的结构示意图；

图5为本发明图1中B部放大后的结构示意图；

图6为本发明图2中C部放大后的结构示意图；

图7为本发明第一伸缩管的结构示意图；

图8为本发明圆锥头的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-钻杆，2-固定管，3-注浆管，4-第一气管，5-第二气管，6-第一伸缩管，7-圆锥头，8-第二伸缩管，9-第一连接筒，10-解锁块，12-连接杆，13-活动板，14-通孔，15-第一弹性件，16-第二连接筒，17-移动板，18-推杆，19-第五弹性件，20-锁紧杆，21-第一出浆孔，23-连接块，24-第三弹性件，25-第一限位杆，26-第二限位杆，27-第四弹性件，28-第二弹性件，29-第六弹性件，30-第二输浆孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图8所示，本发明包括钻杆1，所述钻杆1内由内至外依次设有第一气管4、第二气管5、注浆管3以及固定管2，并且第一气管4、第二气管5、注浆管3以及固定管2的轴线在同一条直线上；所述钻杆1的圆周外壁上还设有若干第二伸缩管8，第二伸缩管8外壁上还设有若干第一出浆孔21，所述第二伸缩管8一端设有圆锥头7，另一端沿钻杆1的径向依次穿插钻杆1和固定管2后与注浆管3可拆式连接，所述第二伸缩管8内还设有第一伸缩管6，第一伸缩管6一端设有解锁块10，另一端与第二气管5连通，所述固定管2内还设有数量与第二伸缩管8数量相同的移动板17，所述移动板17分别位于各个第二伸缩管8的上方，并且移动板17依次穿插至第二伸缩管8和第一伸缩管6内，所述第一气管4与移动板17连接，当向第一气管4内通入气体时，移动板17能够缩回至固定管2内，将第二伸缩管8与注浆管3分离；所述钻杆1内还设有若干锁紧件，锁紧件能够将圆锥头7固定在钻杆1的圆周外壁上，当向第二气管5内通入的气体进入至第一伸缩管6内时，解锁块10能够对锁紧件进行解锁。

本技术方案在现有的钻杆1内设置有第一气管4、第二气管5、注浆管3以及固定管2，第一气管4、第二气管5、注浆管3以及固定管2的轴线保持在同一直线上，其中，第一气管4和第二气管5分别与外界的高压气泵连接，注浆管3与外界装有微生物浆液的水泵连接，初始状态时，在钻杆1上的锁紧件的作用下，第一伸缩管6和第二伸缩管8均限制在钻杆1内，而圆锥头7凸出在钻杆1的圆周外壁上，利用钻杆对待固化区域的土壤进行下钻，将钻杆1送入至待固化的土壤内，待钻杆到达土壤固化深度时，利用外界的高压气泵向第二气管5内通入高压气体，高压气体通过第二气管5进入至第一伸缩管6内，由于本技术方案中第一伸缩管6和第二伸缩管8均采用聚乳酸制造而成的波纹管结构，其具有一定的可伸缩特性，当高压气体进入至第一伸缩管6内后，能够迫使第一伸缩管6沿钻杆1的径向发生膨胀拉伸，使得第一伸缩管6沿钻杆1的径向移动，第一伸缩管6在移动的过程中，能够实现对锁紧件的解锁，使得圆锥头7能够在钻杆1上移动，随着外界的高压泵不断地向第一伸缩管6内通入高压气体，迫使第一伸缩管6驱动第二伸缩管8一起沿钻杆1的径向移动，利用第二伸缩管8外端上的圆锥头7能够迫使第二伸缩管8在土壤内沿水平方向延伸至一定的长度，扩大了微生物浆液对土壤的固化范围，由于设置的第二伸缩管8能够在砂土内能够沿某一方定向做直线移动，因此第二伸缩管8能够在砂土内沿着某一方向做定向移动，实现了对砂土进行定向固定的作用，在对砂土进行微生物注浆固化时，利用设置的第二伸缩管8能够定向移动的特点，使得第二伸缩管8能够定向移动至待固化区域，保证第二伸缩管8内的微生物浆液能够定向流入至需要待固化的砂土内，避免在对砂土进行注浆过程中，无法控制微生物浆液的流动方向，导致一部分的微生物浆液流入至其他区域，降低了砂土固化的精准性；具体注浆时，利用外界的水泵将微生物浆液输送至注浆管3内，微生物浆液进入至第二伸缩管8内，由于第二伸缩管8的外壁上设置有若干第一出浆孔21，第一出浆孔21分布于第二伸缩管8外侧段上，进入至第二伸缩管8内的微生物浆液通过分布在第二伸缩管8上的第一出浆孔21流出，从而将微生物浆液注入至待固化土壤内，由于钻杆1上设置有多个第二伸缩管8，使得钻杆1一次下钻的过程中能够对不同深度的土壤同时进行微生物浆液的输送，另外，利用第一伸缩管6通入气体沿水平方向发生拉伸的原理，迫使第二伸缩管在土壤内沿水平方向延伸一定的长度，从而保证微生物浆液能够扩散至更大范围，以提高对土壤的固化效率；另外，本技术方案中的微生物浆液通过设置在钻杆1上的第二伸缩管8内流出，由于第二伸缩管8能够在砂土内能够沿某一方定向做直线移动，因此，本装置在实际使用时还能够满足对砂土进行定向固化，即当需要对砂土进行定向固化时，利用第二伸缩管8拉伸的方向，能够实现对砂土精准进行定向固化。

同时，当第二伸缩管8在土壤内进行水平方向的移动，扩大微生物浆液的固化范围时，由于设置的第二伸缩管8有一定的直径，导致第二伸缩管8在土壤内移动过程中形成了空腔，当完成微生物浆液的注浆后，需要将钻杆从土壤内取出时，假设将第二伸缩管8重新缩回至钻杆1内，第二伸缩管8在缩回至钻杆1内后，会在土壤内留下一个空腔，导致已固化区域的土壤发生松动，降低了对土壤的固化效果，为此，本技术方案设置的第二伸缩管8采用由聚乳酸制造而成的波纹管结构，能够降解在土壤内，本技术方案在固定筒2上设置了移动板17，在对土壤进行微生物浆液注浆过程中，利用设置的移动板17能够保证第二伸缩管8的端部与注浆管3连接稳定，进入至注浆管3内的微生物浆液能够通过第二伸缩管8流入至土壤内，当完成注浆后，利用外界的气泵向第一气管4内通入高压气体，迫使移动板17缩回至固定筒2内，此时移动板17对第二伸缩管8的固定效果解除，然后继续向第一伸缩管6内通入高压气体，迫使第一伸缩管6的长度继续发生改变，从而推动第二伸缩管8朝着远离钻杆1方向继续移动，保证第二伸缩管8的端部未处于钻杆1内，此时的第二伸缩管8与钻杆1发生脱离，使得钻杆1在回收时不会带动第二伸缩管8往回移，进而避免了第二伸缩管8往回移动时土壤发生塌陷的情况发生，提高了对土壤的固化效率。

实施例2

在实施例1的基础上，所述第二伸缩管8的末端上还设有与第二伸缩管8匹配的第一连接筒9，所述第一连接筒9穿插至固定管2内后与注浆管3连通；所述第一伸缩管6远离解锁块10方向的末端上还设有第二连接筒16，第二连接筒16与第二气管5连通；所述移动板17依次穿插至第一连接筒9和第二连接筒16内。

设置的第一连接筒8和第二连接筒16均与移动板17进行连接，从而能将第一连接筒8和第二连接筒16稳定的固定在钻杆1内；其中设置的第一连接筒9活动插入至注浆管3内，为了提高第一连接筒9与注浆管3连接处的气密性，可以在第一连接筒9与注浆管3的连接处设置密封圈，保证第一连接筒9与注浆管3活动连接，同时又能够避免在注浆时微生物浆液发生泄漏。

所述固定管2内还设有数量与移动板17数量相同的第一凹槽，所述第一凹槽内设有第一弹性件15和活动板13，第一弹性件15一端与第一凹槽内底连接，另一端与活动板13连接，所述活动板13上还设有连接杆12，连接杆12与移动板17连接；所述移动板17上设有通孔14，所述通孔14一端与第一气管4连通，另一端与第一凹槽连通，当第一气管4内通入气体时，气体能够推动活动板13拉动移动板17伸入至第一凹槽内。

所述移动板17位于第二连接筒16内，末端上还设有第二凹槽，第二凹槽与通孔14连通，所述第二凹槽内设有第二弹性件28和连接块23，所述第二弹性件28一端与第二凹槽内底连接，另一端与连接块23连接，所述移动板17的侧壁上还设有连接孔，连接孔与第二凹槽连通，所述连接块23的侧壁上还设有第一盲孔，第一盲孔内设有第三弹性件24，第三弹性件24上设有与连接孔匹配的第一限位杆25，所述第一限位杆25位于连接孔内；

所述第一凹槽内壁上还设有第二盲孔，第二盲孔设有第四弹性件27，第四弹性件27的弹力大于第三弹性件24的弹力，所述第四弹性件27上设有与连接孔匹配的第二限位杆26，第二限位杆26能够伸入至连接孔内，并且将第一限位杆25推入至第一盲孔内。

为了保证在完成微生物浆液注浆后第二伸缩管8能够快速与钻杆1内的注浆管3发生分离，故在固定筒2内设置了用于放置移动板17的第一凹槽，初始状态时，第一弹性件15产生的弹力能够推动移动板17依次插入至第一连接筒8和第二连接筒16内，从而将第二伸缩管8上的第一连接筒16的位置进行限制；当需要解锁将第二伸缩管8与注浆管3进行分离时，利用外界的气泵向第一气管4内通入气体，气体进入至移动板17上的通孔14，之后再进入至第一凹槽内作用于活动板13，迫使第一弹性件15被压缩，在连接杆12的作用下拉动移动板17从第一连接筒8和第二连接筒16内缩回至固定筒2的第一凹槽内，即实现了第二伸缩管8与注浆管3之间的快速分离。

同时为了方便第二伸缩管8能够顺利从钻杆1内脱离，不受第一气管4的干扰，故在第一气管4上还设置有连接块23，初始状态时，第三弹性件24产生的弹力推动第一限位杆25伸入至移动板17的连接孔内，利用第一气管4内的高压气体推动移动板17缩回至第一凹槽内，当移动板17上的连接孔移动至与第二限位杆26齐平时，由于第四弹性件27的弹力大于第三弹性件24的弹力，使得第二限位杆26能够推动第一限位杆25压缩第三弹性件24并从连接孔内缩回至连接块23的第一盲孔内，为了保证连接块23能够顺利与移动板17发生脱离，故第二限位杆26推动第一限位杆25移动的最大位移为第一限位杆25的端部与连接块23侧壁齐平位置，此时，连接块23在重力的作用下能够快速从移动板17上发生脱离，从而顺利实现了第一气管4与移动板17的分离，保证第二伸缩管8能够顺利从钻杆1内脱离。

实施例3

在实施例1的基础上，所述钻杆1内还设有若干第三盲孔，所述锁紧件包括第五弹性件19和锁紧杆20，所述第五弹性件19位于第三盲孔内，所述锁紧杆20与第五弹性件19连接，所述圆锥头7两侧均设有与锁紧杆20匹配的限位孔，锁紧杆20位于限位孔内，所述圆锥头7内部为中空结构，圆锥头7空腔内还设有两根推杆18，所述推杆18直径小于锁紧杆20的直径，所述推杆一端位于限位孔内，另一端与解锁块10的外壁接触，所述解锁块10的直径朝着第二伸缩管8的方向逐渐增大。

为了保证钻杆1在下钻的过程中，设置在钻杆1外壁上的圆锥头7不被土壤压入至钻杆1内，从而避免土壤进入至钻杆1内，故在钻杆1上还设置有第三盲孔，利用第三盲孔内设置的第五弹性件19将锁紧杆20插入至圆锥头7的限位孔内，利用锁紧杆20对圆锥头7进行固定，当完成下钻工作，需要将第二伸缩管8从钻杆1内伸出时，利用气泵向第二气管5通入气体，第二气管5内的气体进入至第一伸缩管6内，迫使第一伸缩管6发生拉伸，第一伸缩管6在沿水平方向移动的过程中，利用设置的解锁块10能够推动推杆顶动解锁杆20缩回至第三盲孔内，实现快速解锁，从而保证第一伸缩管6能够继续沿水平方向移动。

实施例4

在实施例1的基础上，所述圆锥头7的端部还设有与内部连通着的第二输浆孔30。

为了提高生物注浆液的扩散范围，故在圆锥头7的端部设置有第二输浆孔30，使得进入至第二伸缩管8内的微生物浆液一部分能够通过第一输浆孔流出，另一部分能够通过输浆孔流出，有效地增大了微生物浆液的固化范围。

实施例5

在实施例2的基础上，所述第一伸缩管6内还设有第六弹性件29，所述第六弹性件29一端与第二连接筒16连接，另一端与解锁块10连接。

在完成对土壤的固化后，由于设置的第二伸缩管8能够与钻杆1发生分离而预埋在固化土壤内，而设置的第一伸缩管6在移动的过程中未与土壤直接接触，故不影响土壤的固化效果，但是需要对第一伸缩管6回收处理，因此在第一伸缩管6内还设置有第六弹性件29，当第一伸缩管6处于拉伸状态时，第六弹性件29处于拉伸状态，将通入至第一伸缩管6内的高压气体排出后，在第六弹性件29的作用下，能够快速将第一伸缩管6缩回至钻杆1内，实现对第一伸缩管6的回收使用。

实施例6

微生物诱导碳酸钙沉淀定向固化砂土的方法，包括以下步骤：

1)实验砂样的制备：对自然砂样进行筛分，获得试样级配；

2)固结液的制备：分别将尿素与氯化钙固体溶于水，获得一定浓度的溶液；

3)将实验砂样均匀紧密地装入容器中，并用去离子水湿润，然后将钻杆1钻入至砂土内；

4)当钻杆1至的实验深度时，利用外界的气泵向第二气管5通入气体，气体进入至第一伸缩管6内，迫使第一伸缩管6发生膨胀，沿着钻杆1的径向移动，并且利用解锁块(10)对圆锥头7进行解锁，使得第二伸缩管8能够沿着水平方向移动，将第二伸缩管(8)横向插入至待固化砂土内；

5)当第二伸缩管8到达适当的位置后，向注浆管3内注入一定量的菌液和固结液，微生物浆液通过第二伸缩管8排出至砂土内，然后恒温静置培养；

6)当需要移出钻杆1时，利用外界气泵向第一气管4内通入气体，气体进入至移动板17的通孔14，推动活动板13移动，使得移动板17从第一连接筒9和第二连接筒16移出，实现第二伸缩管8与注浆管3的分离；

7)利用第一伸缩管6继续推动第二伸缩管8移动，保证第二伸缩管8的端面移动至与钻杆(1)外壁齐平；

8)排出通入至第二气管5内的气体，将第一伸缩管6缩回至钻杆1内，将钻杆1从砂土内顺利移出。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。